脱硫海水中的汞在海-气间的形态转化及迁移机理研究

沿海燃煤电厂推广海水脱硫工艺后，烟气中的污染物被带入脱硫海水，并随之排放到近岸海域。脱硫海水因此成为海域的新污染源，脱硫海水中的汞的迁移备受关注。本课题组前期研究表明，脱硫海水中的汞在水中的存留量很低，向沉积物和生物体的迁移不显著；部分却可能在水流搅动、太阳光照和海水中还原物质的作用下发生形态变化，最终以气态元素汞的形式挥发。因此认为，脱硫海水的汞在海域中可向大气迁移，但人们未就其对海空大气的影响进行评估。本课题拟利用厦门海域现有的燃煤电厂海水脱硫项目提供的现场，以现场分析新方法，研究脱硫海水中的汞在海-气间的形态转化及影响因素；在实验室里模拟关键的海区环境因子，以在线分析新方法，研究汞形态转化的机理；演算汞的分布、海-气通量和各反应常数；为设有海水脱硫项目的近岸海域大气环境中汞的污染风险评价提供理论支撑。研究成果为沿海燃煤电厂的污染减排工艺尤其是汞的治理控制，提供新的科学依据。

利用厦门燃煤电厂海水脱硫项目提供的现场，研究脱硫海水中汞在海-气间的形态转化及影响因素；在实验室里模拟关键的海区环境因子，研究汞形态转化的机理；演算汞的分布、海-气通量。经过三年研究，获得了一些重要成果。.首先，建立完善了各环境介质中各形态汞的分析方法，各方法灵敏度高、空白值小、重现性好，能有效满足分析需求。.本报告所用的缩略语：总汞TM；溶解态总汞DTM；活性汞RM，指可被SnCl2还原并被吹扫捕集的汞；溶解态气态汞DGM；气态元素汞GEM；悬浮颗粒物SS。.对脱硫海水中汞的海-气间迁移及形态转化影响因素进行了研究。结果表明：目标海域的汞主要以颗粒态存在，与SS呈较强正相关，可判定汞来自脱硫海水。DTM浓度与pH呈正相关。DGM浓度与水温和光强有较强正相关。即水温越高、光强越大，汞从水中逸入大气的可能性越大。各形态汞与风速、盐度的相关性不显著。低潮的各形态汞浓度远高于高潮的。夜间汞浓度低于白天，冬季更明显，尤其是各形态汞占TM的比例。DGM、DTM和RM占TM的比例，夏季明显高于冬季。.对脱硫海水中汞在曝气池中的水-气间迁移及形态转化影响因素进行了研究。结果：随高度上升，曝气池上空GEM浓度显著下降，说明曝气作用是汞从脱硫海水向大气迁移的重要原因。随曝气流量的增加，TM和RM浓度均显著增加，但DGM浓度增加不明显。随曝气作用的增强，亚硫酸盐浓度衰减，SS显著增加；提示强烈的曝气作用将池底部的SS输送到水表面，增加TM浓度。曝气作用加速DGM转化为汞离子，抑制DGM的增加。.实验室模拟影响因素，估算了曝气池中汞向大气扩散通量。利用实验室建立的曝气池脱硫海水曝气过程的模拟装置，进行水气通量估算。曝气气流中GEM浓度为372 ± 22 ng/m3，据此估算曝气池中汞向大气扩散的年通量为0.59±0.04 kg，占脱硫海水TM的0.9%。由于模拟装置只能近似反映曝气池中汞向大气的扩散，估算结果仅为参考，实际曝气池的汞扩散量应显著大于估算值。.结论：一座日燃煤量一万吨的火力发电厂，日排汞达1.5~2.5 kg，排入曝气池的汞约1 kg/日。曝气池中，汞向大气迁移的占电厂总排汞量的0.3%，面积1 km2的受影响海域里，排向大气的汞占电厂总排汞量2.4%；因而，脱硫海水向大气迁移的汞不可忽视。汞从脱硫海水向大气迁移的主要影响因素，在海区里是水温和光强，在曝气池中是曝气作用。